Mae cenhedlaeth newydd o synwyryddion gwydn sy'n gallu monitro adweithyddion ymasiad niwclear masnachol mewn amser real yn cael eu datblygu gan dîm a arweinir gan Brifysgol Bangor mewn partneriaeth â Phrifysgol Sheffield Hallam.
Mae'r tîm yn bwriadu nodi a allai synwyryddion gwydr a ddatblygwyd yn y 1960au weithredu o dan amodau eithafol adwaith ymasiad niwclear. Os na, bydd yr ymchwilwyr yn dylunio ac yn datblygu synwyryddion gwydr newydd.
Ym mis Rhagfyr 2022, am y tro cyntaf, cynhyrchodd ymchwilwyr yn yr Unol Daleithiau fwy o ynni o adwaith ymasiad niwclear nag a roddwyd i mewn, gan agor y posibilrwydd y gallai'r dechnoleg fod yn fasnachol hyfyw, ac yn gallu cyflenwi ynni glân, toreithiog. Ond un o'r gofynion i symud o adweithiau arbrofol i gynhyrchu pŵer masnachol yw monitro dibynadwy. Mae hyn yn golygu goresgyn yr amodau eithafol sy'n cael eu creu gan adwaith ymasiad: tymereddau o 150-200 miliwn gradd Canradd a niwtronau hynod egnïol sy'n symud yn gyflym.
Un ffordd o fonitro adwaith ymasiad yw cyfrif nifer y niwtronau y mae'n ei ryddhau gan ddefnyddio pefiadau - blociau o ddefnydd lle mae disgleiriad o olau yn cael ei greu bob tro y caiff ei daro gan niwtron. Trwy gyfrif fflachiadau golau, mae modd cyfrifo nifer y niwtronau a faint o egni sy'n cael ei gynhyrchu - gan helpu i sicrhau bod popeth yn gweithio yn ôl y bwriad.
Fodd bynnag, mae peintwyr presennol yn cael eu gwneud yn bennaf o naill ai grisial neu bolymer, sydd naill ai'n anodd eu gwneud ac yn gyfyngedig o ran maint a siâp, neu sydd heb y gwydnwch i wrthsefyll yr amodau mwy eithafol a grëir gan adweithiau ymasiad. Mae'r synwyryddion a ddefnyddir ar hyn o bryd i gyfrifo'r allbwn ynni o adweithiau ymasiad yn tueddu i fod yn feichus ac yn lletchwith, sydd ddim yn caniatáu monitro'r broses ymasiad mewn amser real ac yn yr hirdymor. Er mwyn i adweithyddion ymasiad niwclear masnachol gael eu rhedeg yn ddiogel ac yn effeithlon, bydd angen i synwyryddion weithio'n ddibynadwy am flynyddoedd.
Dr Michael Rushton o Sefydliad Dyfodol Niwclear Prifysgol Bangor sy’n arwain y prosiect newydd. Meddai: “Mae gan wydr oddefgarwch ymbelydredd cynhenid, felly gall oroesi'n dda mewn amodau garw iawn. Mae hefyd mantais yn y ffaith y gellir ei wneud i mewn i siapiau gwahanol iawn, o ffibrau i blatiau sy'n golygu y gellir gwneud synwyryddion ar gyfer ystod o sefyllfaoedd o fewn adweithydd. Ac mae'n gost weddol isel i'w gynhyrchu. Rydyn ni hefyd yn gobeithio gallu ‘tiwnio’ y synwyryddion i weithio gyda gwahanol fathau o ronynnau ymbelydrol, felly efallai y byddan nhw hefyd yn cael eu defnyddio ar gyfer cymwysiadau eraill, fel sganwyr maes awyr neu feddygol.”
Datblygwyd synwyryddion gwydr sy'n gallu cofrestru gronynnau ymbelydrol gyntaf yn y 1960au, ond dim ond os yw gronynnau'n teithio'n gymharol araf y byddant yn gweithio. Mae tîm Prifysgol Bangor yn gweld i ddechrau a allai gronynnau sy'n deillio o adwaith ymasiad gael eu harafu'n ddigonol i ganiatáu i'r synwyryddion hyn weithio ar sail eu cyfansoddiad presennol. Os nad yw hyn yn bosibl, yna byddant yn defnyddio dulliau dysgu peirianyddol i nodi ffurfweddau gwydr newydd a allai fod yn effeithiol yn yr amodau a geir o fewn ymasiad niwclear. Yna bydd y dyluniadau synhwyrydd newydd yn cael eu cynhyrchu gan eu cydweithwyr ym Mhrifysgol Sheffield Hallam.
Dywedodd yr Athro Paul Bingham o Brifysgol Sheffield Hallam: “Bydd yr ymchwil hwn yn datblygu ystod hollol newydd o synwyryddion gwydr ar gyfer rhai o amgylcheddau mwyaf eithafol y Ddaear. Mae hyn yn golygu y gallai nid yn unig helpu i gyflymu datblygiad diogel o dechnolegau ynni ymasiad, ond gallai hefyd fod â chymwysiadau eang mewn meysydd eraill yn y dyfodol.”
Ariennir y prosiect ymchwil dwy flynedd yma gan Gyngor Peirianneg a Gwyddorau Ffisegol, Cyngor Ymchwil ac Arloesi'r DU (UKRI). Mae'n cynnwys Prifysgolion Bangor a Sheffield Hallam, Prifysgol Birmingham, ISIS Neutron a Muon Source yn Labordy Rutherford Appleton y Cyngor Cyfleusterau Gwyddoniaeth a Thechnoleg (STFC) yn ogystal â nifer o bartneriaid masnachol.
